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Les 10 découvertes de 2016

[6] La mort se voit si bien

02-01-2017

Des chercheurs ont observé, pour la première fois, un système planétaire en pleine décomposition.

Patrick Dufour et des collègues aux quatre coins du monde ont regardé la mort droit dans les yeux. À travers des télescopes, en fait. Ils ont néanmoins été les premiers à observer la destruction à petit feu d’un système planétaire qui, jadis, ressemblait peut-être au nôtre.

Tout a commencé avec des observations faites par des chercheurs américains grâce au télescope spatial Kepler et à d’autres instruments au sol : la luminosité de l’étoile WD 1145+017, dans la constellation de la Vierge, variait d’une étrange façon. Les astronomes ont pourtant l’habitude de voir des étoiles dont l’intensité lumineuse fluctue. Cela signifie normalement qu’une planète tourne autour, et qu’elle éclipse une partie de la lumière (moins de 1 %) chaque fois qu’elle passe devant. Mais dans ce cas-ci, la diminution de luminosité pouvait atteindre jusqu’à 40 % toutes les 4,5 heures !

Encore plus bizarre, ce pourcentage changeait d’un passage à l’autre et même au cours de chaque passage. De plus, si la lumière de l’étoile diminuait soudainement, elle revenait plus graduellement, comme si la planète traînait un voile derrière elle. Les astronomes ont déduit de ces observations que l’objet en orbite se désagrégeait et possédait une queue s’étirant sur des dizaines de milliers de kilomètres. Cela ressemblait drôlement à un cas de planète en train de se faire engloutir par son étoile en déclin, un phénomène encore jamais observé en direct.

Pourquoi la luminosité déclinait-elle de 40 % ? Peut-être parce que WD 1145+017 est une naine blanche, c’est-à-dire une étoile similaire à notre Soleil, qui est arrivée en fin de vie. Une naine blanche est très dense et donc petite. Par conséquent, il n’était pas impossible qu’un objet rocheux en orbite arrive à cacher 40 % de sa lumière. Restait à le prouver…

C’est là que les chercheurs ont contacté Patrick Dufour, expert dans la modélisation du spectre des naines blanches, c’est-à-dire de l’analyse de la composition chimique et de la température d’une étoile, et de son atmosphère, à partir de la lumière qu’elle émet.

Le professeur au département de physique de l’Université de Montréal a découvert que 11 éléments chimiques lourds « polluaient » l’atmosphère de l’étoile étudiée : magnésium, aluminium, fer, nickel, etc. Les mêmes ingrédients qui forment notre planète ! « La gravité est 100 000 fois plus forte sur cette naine blanche que sur Terre. Si on détecte des éléments plus lourds que l’hélium à sa surface, c’est qu’ils s’y sont déposés récemment et n’ont pas encore eu le temps de “couler” vers son cœur. Visiblement, cette étoile avait un système planétaire autour d’elle. » Et des morceaux de ce système contaminent l’étoile à mesure qu’ils se désagrègent. Car oui, le manège est toujours en cours !

Patrick Dufour a constaté que, tout comme sa luminosité, le spectre de WD 1145+017 est en constante évolution. Une preuve de plus que le ou les objet(s) en orbite (il n’est pas encore clair s’il s’agit d’une seule planète naine en décomposition ou de plusieurs) perdent des morceaux qui disparaissent dans son atmosphère.
Depuis la parution de l’article de l’équipe internationale dans la revue Nature, des télescopes de partout dans le monde se sont tournés vers la naine blanche afin de suivre son évolution. « Pour la première fois, on a la chance d’étudier un objet en train de se décomposer, dit Patrick Dufour. Ça va permettre d’éprouver nos modèles de destruction de ces objets et de mieux comprendre leur composition. »

Quel avenir attend WD 1145+017, lorsque ses compagnons en orbite seront totalement détruits dans 2 ans, 10 ans, 50 ans ? « Un disque de poussières gravitera autour de l’étoile pendant une période s’étendant de 500 000 ans à 1 million d’années, répond le chercheur. Le disque “pleuvra” sur l’étoile jusqu’à ce que toutes les poussières sombrent en son cœur et qu’on revienne à une surface pure en hélium. »

Un spectacle qui durera probablement quelques centaines de milliers d’années !

 

Ont aussi participé à la découverte : des chercheurs du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, du Massachusetts Institute of Technology, de l’université Columbia, du California Institute of Technology, de l’université d’Oxford, de l’université du Montana, de l’université de Nouvelle-Galles du Sud et de l’université d’État de la Pennsylvanie.

 

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